Hartgestein – Basis für eine leistungsfähige Infrastruktur
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Steine und Erden Hartgestein – Basis für eine leistungsfähige Infrastruktur Dipl.-Ing. Christoph Aumüller,Linz* Für ein dicht besiedeltes und an Rohstoffen nicht gerade gesegnetes Land haben wir es in Deutschland zu beachtlichen Wohlstand gebracht. Bekanntermaßen verdanken wir dies als Exportweltmeister unseren auf der ganzen Welt geschätzten Produkten mit hohem Qualitätsstandard. Diese Produkte sind neben den Fleiß und der Innovationskraft der deutschen Bevölkerung das Ergebnis vieler nahezu optimaler Infrastruktur-Voraussetzungen, ohne die unsere weltweit beachteten Leistungen nicht zu erbringen wären. Angefangen bei unserem Bildungswesen, öffentlichen Verwaltungen, über die Telekommunikations-Infrastruktur bis hin zur Versorgung mit Wasser oder elektrischer Energie: Zahlreiche Faktoren tragen wie ineinander greifende Zahnräder zum Erfolg der „Deutschland AG“ bei. *Dipl.-Ing. Christoph Aumüller Basalt-Actien-Gesellschaft Hauptverwaltung Linzhausenstraße 20 53545 Linz am Rhein Wenn im Zusammenhang mit Hartgesteins-Rohstoffen von Infrastruktur die Rede ist, bezieht sich dies natürlich in erster Linie auf die Verkehrsinfrastruktur, zu der die Natursteinindustrie mit ihren Produkten die benötigten Baumaterialien liefert. Das erste Foto (Bild 1) zeigt die beiden wichtigsten Elemente unserer Verkehrsinfrastruktur, nämlich das Netz von Straßen und Autobahnen, hier vertreten durch die Autobahn A3 mit dem Schienennetz am Beispiel der über große Strecken parallel laufenden ICE-Trasse Köln-Frankfurt. Der Straßenbau benötigt ein weites Spektrum von Gesteinskörnungen: angefangen bei den ungebundenen Gemischen für den Unterbau bis zu bitumen- oder zementgebundenen Körnungsgemischen als Asphalt oder Beton im Oberbau. Ein ähnlich breites Produktspektrum verlangt der Gleisbau von den Gemischen des Bahn-Unterbaus bis zum Gleisschotter. Weiteres wichtiges Element unserer Verkehrsinfrastruktur sind als Verbindung in alle Welt die Flughäfen mit ihren Startund Landebahnen, für deren Bau Hartgesteinszuschläge gefragte Grundlage sind. Vierter und letzter Bereich der Verkehrsinfrastruktur ist das Wasserstraßennetz, hier am spektakulären Beispiel des Mittellandkanals (Bild 2) gezeigt, für das Wasserbaustein-Produkte die nötigen Uferbefestigungen liefern und Deiche auch bei Hochwasser das Umland vor Überflutung schützen. Hinsichtlich der Frage, wie viel Hartgestein in Deutschland jährlich produziert wird, sei auf die sogenannte „RohstoffSchlange“ des Bundesverbands Minerali- 1 Verkehrs-Infrastruktur: Straßen und Schienen 308 bergbau 7/2008 Foto: Basalt AG sche Rohstoffe (MIRO) verwiesen (siehe Beitrag Wessel im Tagungsband I "Rohstoffe im Heft 6/2008). Dieser zufolge liegt die Produktion von Hartgestein mit rund 270 Mio. t in einer ungefähr ähnlichen Größenordnung wie die Produktion von Sand und Kies, und damit deutlich über dem mengenmäßigen Aufkommen aller anderen Rohstoffe in Deutschland. Wenn also Hartgestein überall gebraucht wird und in erheblichen Mengen produziert wird: wie sieht es dann mit der Begriffsbestimmung dieses häufig benutzten Terminus aus? Die Recherche danach führt zu unterschiedlichen, teilweise deutlich voneinander abweichenden Ergebnissen. Hartgestein Wenn sich schon etliche Geologische Lexika dieser Definition verweigern, kann zuweilen ein Blick in das Internetlexikon Wikipedia weiterhelfen. Doch die Herleitung über die Werkzeugwahl von Steinmetzen bei der Werksteinbearbeitung bringt in Zusammenhang mit Industrierohstoffen sicherlich keine neuen Erkenntnisse. Schaut man in alten Normen nach, so war hier das Kriterium die Druckfestigkeit eines Gesteinswürfels im durchfeuchteten Zustand. Je nach Norm wurde hier die Untergrenze für Hartgestein auf 150 N/mm² (DIN 485 aus dem Jahr 1979) bzw. 180 N/ mm² (DIN 18501 aus dem Jahr 1978) gelegt. Ein weiterer Ansatz war der, Hartgesteine über ihre Verwendbarkeit zur Produktion von Edelsplitten zu definieren. Ein Begriff übrigens, der mittlerweile durch die Umsetzung europäischer Normen wieder 2 Verkehrs-Infrastruktur: Wasserstraßen Foto: Basalt AG Steine und Erden abhanden gekommen ist. Edelsplitte waren durch eine Vielzahl von Parametern definiert, die natürlich auch etliche aufbereitungstechnische Qualitätsmerkmale umfassten. Wichtige Gesteinsmerkmale sind jedoch die Forderung nach einem Schlagzertrümmerungswert unter 18 und einem PSV-Wert von über 48 (bzw. 50 nach altem Verständnis). Einige Erläuterungen für diejenigen, die mit diesen Untersuchungsverfahren nicht täglich arbeiten: Zur Bestimmung des Schlagzertrümmerungs-Wertes (SZ-Wert) wird eine Gesteinsprobe einer definierten Körnung in einer Art Mörser dem Aufprall eines Fallhammers ausgesetzt (Bild 3). ter für Hochgeschwindigkeits-Bahntrassen SZ-Werte von 12 oder besser verlangt. 5 Bearbeitung der Prüfkörper Foto: Verfasser Weiterhin wird zur Definition der erwähnte Polierwert oder auch PSV-Wert (Polished Stone Value) herangezogen. 3 Laborgerät zur Ermittlung des SZ-Wertes Foto: Verfasser Die Menge des dabei absplitternden Feinmaterials wird als Maß für die Widerstandsfähigkeit des Gesteins genommen, d. h. geringere Werte dokumentieren ein widerstandsfähigeres Gestein. Der eben als Grenzwert für anspruchsvolle Anwendungen erwähnte SZ-Wert von 18 stellt dabei noch nicht die höchste Anforderung dar. Zum Beispiel werden bei Gleisschot- 4 Prüfkörper zur Bestimmung des PSV-Wertes im größenvergleich zu einer 1,5 V-Batterie Foto: Verfasser 6 Ermittlung des PSV-Wertes im Skid-Resistance-Tester Foto: Verfasser Er stellt ein Maß dar für die Neigung eines Gesteines, im Laufe der Zeit durch die Benutzung einer Straßenoberfläche durch Fahrzeugreifen geglättet, d. h. poliert zu werden. Auch dieser Wert wird in einem normierten Labortest ermittelt. Höhere Werte dokumentieren höheren Widerstand gegen Polieren. Das Testverfahren arbeitet wie folgt: Zunächst werden Prüfkörper mit aufgeklebten Grobkörnern des Testgesteines (Bild 4) hergestellt. Diese werden auf einer Testtrommel befestigt und mehrere Stunden lang mit einem Naturschmirgel bearbeitet. Sie sehen hier diese Testtrommel mit den oben angebrachten Dosierungen für Schmirgel und Wasser (Bild 5). Der gereinigte aber noch nasse Prüfkörper wird anschließend in ein Pendelgerät (Bild 6) eingespannt und der Reibwiderstand als dimensionslose Zahl im Vergleich zu einem Referenzgestein ermittelt. Die dimensionslose Vergleichszahl ist das Maß für die Griffigkeit des Gesteins. Diese beiden Kennwerte stellen nur einen kleinen Ausschnitt aus einer Vielzahl weiterer Gesteinseigenschaften dar. Weitere wichtige sind l Eine hohe Frost- bzw. Verwitterungsbeständigkeit l Für Anwendungen im Wasserbau: Das spezifische Gewicht, am besten über 2600 kg/m³ l Beim Einsatz in Fahrbahn-Decken: Die Gesteins-Helligkeit u.v.m. Als letzte daraus resultierende Definition kann eine Einengung über die Gesteinsarten vorgenommen werden, die auf Basis der vorgenannten Kennwerte bestimmte Gesteinsarten den Hartgesteinen zuordnet. In der Regel sind magmatische Gesteine und wenige Sedimente bzw. metamorphe Gesteine den Hartgesteinen zuzuordnen, jedoch nicht die Carbonate. 7 Vereinfachter Überblick über wichtige Gesteine Quelle: Verfasser bergbau 7/2008 309 Steine und Erden und daher in ihren finition des Terminus „Hartgestein“ bietet technologischen Ei- einen breiten Spielraum für die Zuordnung genschaften in einem von gebrochenem Naturstein, steht aber sehr weiten Bereich im Sprachgebrauch für gebrochene Gestreuen können. Je steinskörnungen, die höchsten Anfordenach Lagerstätten- rungen gerecht werden. Beschaffenheit kann jedes der hier aufgeführten Gesteine Kurzportrait auch ungeeignet Basalt-Actien-Gesellschaft Die Muttergesellschaft der Basalt-Actifür anspruchsvolle Anwendungen sein. en-Gesellschaft, die Werhahn KG mit Sitz Beispielsweise gibt in Neuss, ist ein traditionsreiches Industes durchaus Granit- rieunternehmen, dessen Inhaber die mittLagerstätten, die lerweile über 300 Mitglieder der Familie hinsichtlich Druck- Werhahn sind. Über die Jahrhunderte des und Schlagfestigkeit unternehmerischen Handelns ist ein stattguten Kalkstein- licher Mischkonzern entstanden mit sehr Geschäftsbereichen, Lagerstätten un- unterschiedlichen terlegen sind. Eine aufgeführt in Bild 9. Da ist zunächst der solche Darstellung Bereich Natursteine. Die Basalt AG und kann also nur all- Ihre 100%ige Tochter, die DEUTAG, tragemeine Hinweise gen rund 50% zum Umsatz der Werhahn KG bei, der bei rd. 2,5 Mrd. € im Jahr 2006 liefern. In diesem Zusam- lag. Zusammen mit Rathscheck Schiefer menhang sei kurz bildet die Basalt AG den Bereich Baustoffe. die allseits vertraute Die übrigen Geschäftsbereiche sind dageologische Karte gegen in keiner Weise artverwandt. GroDeutschlands in Er- ßer Bekanntheit erfreuen sich die Marke innerung gerufen. Zwilling als Hersteller von Messern und Festgesteine werden Küchenzubehör und die Marken Diamant überhaupt nur dort und Goldpuder als Lieferant von Mehlen angetroffen, wo sie und Backmischungen. Last but not least genicht durch Locker- hören zum Konzern die Bereiche Leasing, sedimente, sprich Immobilien und Industrieschmierstoffe. 8 Übersicht über die Lage der Steinbrüche in Deutschland (Carbo- Kies und SandvorTraditionell beschäftigt sich die Basalt AG natgesteine= blau, übrige Gesteine=rot) mit dem Betreiben von Steinbrüchen. Im kommen, abgedeckt Quelle: Geologisches Landesamt NRW sind. Steinbrüche Jahre 2006 waren dies 113 Steinbrüche gibt es daher nur im in Deutschland und im mittel- und osteuZur Erläuterung sind hier noch ein- Bereich der Mittelgebirge zwischen Eifel ropäischen Ausland in 35 Beteiligungsmal ganz vereinfacht die im Zusammen- und Lausitzer Bergland bzw. zwischen gesellschaften. Hat auch die Basalt AG hang mit Gesteinsbaustoffen wichtigsten Bayerischem und Teutoburger Wald. Hier- schon selbst etliche Asphaltmischanlagen Gesteinsarten systematisch aufgeführt aus resultiert dann die Lage der deutschen betrieben, hat sie durch den vollständigen Erwerb der DEUTAG GmbH & Co. KG (Bild7). Natürlich ohne jeglichen An- Festgesteins-Steinbrüche. (Bild 8). spruch auf Vollständigkeit, insbesondere Somit ist abschließend festzuhalten: und Norddeutsche Mischwerke GmbH & im Bereich der metamorphen Gesteine Das Fehlen einer anerkannt gültigen De- Co. KG (NMW) eine erhebliche Zahl von und Sedimente. Die magmatischen Gesteine sind bekanntlich in Vulkanite (Effusiv- bzw. Ergussgesteine) und die korrespondierenden Plutonite (Tiefengesteine) untergliedert. Die Doppelpfeile stellen die Beziehung zwischen Gesteinen ungefähr gleicher mineralogischer Zusammensetzung dar. Der Bereich der magmatischen Gesteine ist dann letztendlich auch der, aus dem die Basalt AG hauptsächlich ihre Rohstoffbasis schöpft. Über 90% ihrer Abbaumenge rührt aus diesem Bereich. Aber auch im Bereich der metamorphen Gesteine und Sedimente gibt es sehr brauchbare Hartgesteine; hervorzuheben wären hier insbesondere der Quarzit und die Grauwacke. Diese sehr vereinfachte Darstellung kann natürlich nicht darüber hinwegtäuQuelle: Basalt AG schen, dass Gesteine Naturprodukte sind 9 Die Werhahn KG: Geschäftsbereiche und Eckdaten 2006 310 bergbau 7/2008 Steine und Erden 10 Gesamtnachfrage nach mineralischen Baurohstoffen Quelle: Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung Mischwerken und Mischwerksbeteiligungen hinzu bekommen, so dass letzten Endes der Bereich Naturstein und der Bereich Asphaltmischgut in ungefähr gleicher Weise zum Umsatz beitragen. So konnte die Basalt AG im Jahr 2006 einen Umsatz von annähernd 1,3 Mrd. € erwirtschaften. Da innerhalb Deutschlands Wachstum je nach Region Einschränkungen unterliegt, versucht die Basalt AG, dieses vor allem im Ausland zu erreichen. Während der Schritt in die Niederlande im Jahre 1966 ausschließlich vertriebliche Hintergründe hatte und bis heute hat, ist die Basalt AG seit Anfang der 90er Jahre sehr stark in Osteuropa mit dem Aufbau eigener Produktions- und Vertriebsgesellschaften engagiert. Wichtige Meilensteine werden in diesem Jahr die Inbetriebnahme eines kom- plett neu gebauten Produktionswerkes in der Ukraine und der Neuaufschluss des zweiten Steinbruchs in Russland sein. Ausblick Der Blick in die Zukunft ähnelt zugegebenermaßen einem Stochern im Nebel. Für Deutschland liegt eine Studie des Bundesamtes für Bauwesen und Regionalplanung vor (Bild 10). Immerhin schon 10 Jahre alt, doch die Rahmenbedingungen, die seinerzeit bekannt waren, sollten in ähnlicher Art und Weise immer noch gelten. Auch bezieht sich die hier gezeigte Grafik auf die Gesamtnachfrage nach mineralischen Baurohstoffen in unserem Land und nicht speziell auf Hartgestein, doch dürfte die Nachfrageentwicklung beider in ähnlicher Form verlaufen. Nimmt man einmal die Jahrtausendwende als Basis für eine Prognose über die kommenden 30 Jahre, wird hier ein Rückgang um 30% in diesem Zeitraum prognostiziert. Sicherlich spielen Nachfragedämpfende Faktoren wie die demographische Entwicklung eine große Rolle, doch erscheint eine solche Nachfrage-Prognose angesichts überall diskutierter Steigerungen in Personen- und Güterverkehr als alarmierend. Angesichts des sichtbaren Reparaturstaus unserer Straßen und Autobahnen und ständig anwachsender Staumeldungen wäre zur Aufrechterhaltung der Schlagkraft unserer Infrastruktur eine Trendumkehr angebracht, doch leider werden immer wieder im Straßenverkehr erwirtschaftete Staatseinnahmen zum Stopfen von Haushaltslöchern verwendet anstatt zur Quelle zurückzufließen. Hier muss noch viel Überzeugungsarbeit geleistet werden, um den noch bestehenden internationalen Vorteil unserer Infrastruktur zu erhalten. Die weltweite Situation zeigt eine neuere Studie von Prof. Tudeshki aus Clausthal (Bild 11). Auch hier wird ein ähnlicher Zeitraum betrachtet. Vergleicht man nun wieder das Basisjahr 2000 mit dem Jahr 2030, so verwundert nicht weiter, dass aufgrund der Aufholjagd von Ländern wie China, Indien oder Osteuropa mit Russland im selben Zeitraum eine beinahe Verdreifachung des Bedarfs an mineralischen Baurohstoffen erwartet wird. Eine Entwicklung, die der Basalt AG sicherlich Recht gibt, Wachstumschancen im Ausland zu suchen, die uns aber andererseits angesichts gegenläufiger Entwicklungen im eigenen Land zumindest nachdenklich machen sollte. Insofern lautet das Fazit meiner Betrachtungen: l Der Bau und die Erhaltung unserer Verkehrs-Infrastruktur erfordern hochwertige Hartgesteins-Produkte. l Deutschland verfügt über eine gute Rohstoffbasis auf dem Gebiet der Hartgesteins-Lagerstätten, l die jedoch rohstoffpolitisch gefördert und im Interesse des Gemeinwohls für Erhaltung und Ausbau der Verkehrs-Infrastruktur stärker genutzt werden sollte. Literatur: [1] Geologisches Landesamt NRW: „Gewinnungsstätten von Festgesteinen in Deutschland“, Krefeld 1999, ISBN 3-86029-931-X [2] Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung: „Sicherung oberflächennaher Rohstoffe“, Heft 4/5. 1998, ISSN 0303-2493 [3] Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein H. Tudeshki: „Trends und Perspektiven in der AggregatesIndustrie“, Aggregates International AI, Heft 2-2008, ISSN 1861-9118 11 Weltweite Nachfrage nach Baurohstoffen Quelle: Prof. Dr. H. Tudeshki bergbau 7/2008 311
